梁?? ≌缗鏅?quán)
摘 要:LNG鐵路罐箱作為一項新的運輸工具,必須對其安全性能做全面的評估。本文主要針對鐵路特殊條件和LNG罐箱的普遍風(fēng)險現(xiàn)象進行描述。
關(guān)鍵詞:LNG罐箱鐵路;鐵路運輸特殊情況;典型危害現(xiàn)象;處理措施
我國現(xiàn)在LNG主要的運輸方式是公路、水路、管道運輸,暫時還沒有LNG鐵路運輸?shù)膶嶋H應(yīng)用,而鐵路運輸量大和轉(zhuǎn)移難度大,鐵路經(jīng)過的地區(qū)自然條件復(fù)雜,鐵路運輸?shù)奶厥夤r等,必須對其所存在的安全隱患進行分析處理,提高其安全性。本問僅針對LNG罐箱的安全現(xiàn)象和鐵路運輸?shù)奶厥馇闆r進行探討。
1 LNG罐箱鐵路運輸特殊情況探討
1.1 關(guān)于無損儲存時間
鐵路運輸時間普遍比公路運輸長,由于時間長其低溫液體吸熱量大升壓幅度會相對較高,安全閥排放的幾率較高。因此要從理論和實踐中確保罐箱有足夠的無損儲存時間。
1.2 關(guān)于罐箱主材
我國氣候條件相對復(fù)雜,各種自然條件下低溫最能影響設(shè)備的運作,尤其極限氣溫冬季可達到﹣40℃。每種金屬材料,都有這樣一個臨界溫度,當(dāng)環(huán)境溫度低于該臨界溫度時,材料的沖擊韌性會急劇降低,降低材料強度,長期運作會引起設(shè)備失效,所以LNG集裝箱框架與內(nèi)外罐等材料要滿足其低溫條件,同時設(shè)計時對材料提出低溫性能試驗要求。以下材料是常用幾種可滿足低溫條件的材料:
1.3 關(guān)于罐箱運營狀態(tài)的的監(jiān)控
鐵路運輸一般路程長和運貨量大,人工監(jiān)控難度大和即時性差。所以要運用LNG罐式集裝箱實時監(jiān)控系統(tǒng)匯集智能傳感、無線通訊、數(shù)據(jù)傳輸、GPS\GIS、數(shù)據(jù)處理分析等前沿科技,實現(xiàn)遠程監(jiān)控和綜合應(yīng)用。
1.4 關(guān)于罐箱框架強度
鐵路罐箱要要適應(yīng)鐵路運輸?shù)奶厥夤r,框架是承受各種外力沖擊的主要結(jié)構(gòu),必須保證其強度和使用壽命。罐箱在設(shè)計時應(yīng)充分考慮了各種載荷,在結(jié)構(gòu)上作局部加強,常規(guī)計算已能滿足各種工況要求;還需進行了有限元計算分析,進一步驗證的設(shè)計的可行性。
2 LNG罐箱的典型危害現(xiàn)象以及處理措施
2.1 LNG罐箱的典型危害現(xiàn)象
(1)泄漏現(xiàn)象:
a. 閥門是本設(shè)備的易泄露的部位,閥門的法蘭(密封墊片)因熱脹冷縮、老化、開裂、螺栓緊固不均勻等現(xiàn)象損壞而泄漏。
b. 環(huán)境開裂 :本設(shè)備主要是低溫環(huán)境下一些材料會變脆、易碎使設(shè)備產(chǎn)生損壞引起泄漏。
c. 裝卸介質(zhì)時,溫度與壓力變化頻率過高,產(chǎn)生的循環(huán)失效,例如:密封接口螺栓和絲扣接口疲勞,造成的泄漏現(xiàn)象。
d. 不可預(yù)見外來能量的破壞,造成設(shè)備損害,造成的泄漏現(xiàn)象
(2)爆炸現(xiàn)象;
a. 由于泄漏造成局部環(huán)境液化天然氣氣體與空氣混合的濃度達到5%~15%,可能造成爆炸現(xiàn)象。
b. 超壓、超量儲存、裝卸介質(zhì),可能造成爆炸現(xiàn)象。
c. 檢修時未對儲罐內(nèi)殘余介質(zhì)進行清除和對罐內(nèi)空間氮氣進行置換,罐內(nèi)液化天然氣濃度達到爆炸極限5%~15%,動用明火和機械撞擊產(chǎn)生火花,可能造成爆炸現(xiàn)象。
d. 外來高溫(明火)和不可預(yù)見外來能量撞擊,造成變形和損傷,可能造成爆炸現(xiàn)象。
e.當(dāng)泄漏的液化天然氣遇到水,會發(fā)生強烈的沸騰并伴隨大的響聲、噴出水霧,會導(dǎo)致液化天然氣蒸氣爆炸。
(3)破損現(xiàn)象;
a. 超期服役,且缺陷超過按GB/T19624-2004《在用含缺陷壓力容器安全評定》安全性評定范圍,存在無法在設(shè)計工況工作破損現(xiàn)象。
b. 設(shè)備連接的安全附件不能正常工作。存在安全隱患破損現(xiàn)象。
(4)變形現(xiàn)象:
a.設(shè)計、施工存在的缺陷,使用工況下的載荷下產(chǎn)生的變形現(xiàn)象。
b. 超壓、超量儲存、裝卸介質(zhì),產(chǎn)生的變形現(xiàn)象。
c. 外來高溫(明火)和不可預(yù)見外來能量撞擊,造成變形現(xiàn)象。
(5)真空破損現(xiàn)象:
a.內(nèi)容器或夾層管線泄漏,導(dǎo)致夾層真空破壞。
b.真空防護裝置密封失效,導(dǎo)致罐外氣體進入夾層破壞真空。
c.5.3與5.4、5.5描述現(xiàn)象導(dǎo)致外罐破損。
(6)側(cè)翻現(xiàn)象;
a. 轉(zhuǎn)彎時,速度越快,離心力越大,同時罐內(nèi)介質(zhì)產(chǎn)生巨大慣性力,可能造成罐箱側(cè)翻。
b. 轉(zhuǎn)彎時,轉(zhuǎn)彎半徑越小,離心力越大,可能造成罐箱側(cè)翻。
(7)次生危害現(xiàn)象:人員接觸低溫介質(zhì)危害。
a.人員接觸:人在-10℃的環(huán)境下待久后,會有低溫麻醉現(xiàn)象,生理功能會下降。
b.窒息影響:短時間呼吸低溫蒸氣會造成呼吸困難,長時間呼吸會對身體造成永久傷害。同時當(dāng)環(huán)境液化天然氣蒸氣濃度過高時,會造成人員缺氧窒息。
c.環(huán)境危害:因介質(zhì)溫度很低,所以對接觸到的動植物會造成低溫凍傷。
2.2 LNG罐箱危害現(xiàn)象處理措施
2.2.1 泄漏處理措施
2.2.1.1 少量泄漏措施
(1)盡可能切斷泄漏源,迅速將罐箱停留至盡可能安全的區(qū)域,并迅速撤離泄漏污染區(qū)。人員撤至上風(fēng)處,并進行隔離,嚴格限制出入污染區(qū),切斷火源。
(2)急應(yīng)處理人員現(xiàn)場防護如下:
a. 呼吸系統(tǒng)防護:高濃度環(huán)境中,佩戴防護面罩,戴自給正壓式呼吸器。
b. 眼睛防護: 防護面罩或眼罩。
c. 身體防護:穿防靜電低溫防護服。
d. 手防護:佩戴皮制式棉布防護手套。
e. 其它:避免高濃度吸入和低溫凍傷。進入罐區(qū)限制性空間或其它高濃度區(qū)作業(yè)人員,須有人監(jiān)護。
(3)有要直接接觸泄漏物,用工業(yè)覆蓋層或吸附/吸收劑蓋住泄漏點附近的下水道等地方,防止氣體進入。合理通風(fēng),加速擴散。
(4)觀察白霧噴出位置,確定泄露狀況(檢查人員檢查時,應(yīng)裝備必要的防護裝備,可按急應(yīng)處理人員現(xiàn)場防護規(guī)定執(zhí)行)。
(5)可能時,應(yīng)利用泵將罐內(nèi)液化天然氣轉(zhuǎn)入另一設(shè)備罐內(nèi)存放。對殘余罐內(nèi)液化天然氣進行清洗和排放,在用惰性氣體對罐吹掃(置換方法應(yīng)制定工藝,并按工藝操作執(zhí)行),保證置換后罐內(nèi)含氧量≤0.3%。
(6)制定維修方案,必要時應(yīng)將儲罐送交有資格制造廠進行維修施工。
2.2.1.2 大量泄漏措施
(1)當(dāng)發(fā)現(xiàn)大量泄漏時,除應(yīng)按少量泄漏措施做應(yīng)急處理外,還應(yīng)采取措施止漏,切斷一切火源,設(shè)立警界區(qū),斷絕交通,立即與有關(guān)部門聯(lián)系防火。并迅速組織人員向逆風(fēng)方向疏散,不得起動車輛,等待液化氣體的安全蒸發(fā),如因漏造成火災(zāi)時,首先應(yīng)緊急止漏和滅火。同時應(yīng)盡快向當(dāng)?shù)毓蚕啦块T報警,并將車輛轉(zhuǎn)移到安全的地方,與此同時設(shè)法控制火勢蔓延和加強對罐體的冷卻降溫。
(2)要噴霧狀水,以抑制蒸氣或改變蒸氣云的流向,但禁止用水直接沖擊泄漏液化天然氣的或泄漏源。防止泄漏物進入水體、下水道、地下室或密閉性空間。禁止進入液化天然氣可能匯集的受限空間。
(3)清理以后,在儲存和再使用前要將所有的保護性服裝和設(shè)備洗消。
(4)下一步操作可按少量泄漏措施中第五、六條操作來完成。
3 燃燒爆炸處置
(1)燃燒爆炸特性:見液化天然氣介質(zhì)的物理性質(zhì)。
(2)發(fā)生爆炸后,應(yīng)轉(zhuǎn)移遇險人員到安全區(qū)域,并報警求助和報告企業(yè)相關(guān)負責(zé)人。
4 火災(zāi)處理措施
(1)報警:迅速向當(dāng)?shù)?19消防、政府報警。報警內(nèi)容應(yīng)包括:事故車輛;事故發(fā)生的時間、地點、化學(xué)品名稱、危險程度;有無人員傷亡以及報警人姓名、電話。
(2)隔離、疏散、轉(zhuǎn)移遇險人員到安全區(qū)域,按消防專業(yè)的要求警戒區(qū),并在通往事故現(xiàn)場的主要干道上實行交通管制,除消防及應(yīng)急處理人員外,其他人員禁止進入警戒區(qū),并迅速撤離無關(guān)人員。
(3)消防人員進入火場前,應(yīng)穿著防護服,佩戴正壓式呼吸器。
(4)小火災(zāi)時用干粉或CO2滅火器,大火災(zāi)時用水幕、霧狀水或常規(guī)泡沫條規(guī)定執(zhí)行。
(5)火災(zāi)時,盡可能遠距離滅火或使用遙控水槍或水炮撲救。
(6)切勿直接對泄漏口或安全閥門噴水,防止產(chǎn)生凍結(jié)這增加LNG氣化速率加大火勢。
(7)安全閥發(fā)出聲響時應(yīng)盡快撤離,切勿在車輛兩端停留。
(8)同時組織專業(yè)人員制定搶救和修理方案。并將事故及時上報有關(guān)部門。
5 受傷人員處理措施
(1)皮膚接觸:若有凍傷和燒傷,就醫(yī)治療。
(2)吸入:迅速脫離現(xiàn)場至空氣新鮮處。保持呼吸道通暢。如呼吸困難,給輸氧。如呼吸停止,立即進行人工呼吸。就醫(yī)。
6 結(jié)語
保證LNG鐵路運輸?shù)陌踩允前l(fā)展LNG鐵路運輸?shù)那疤釛l件。使其作為管道輸送天然氣的重要補充,充分發(fā)揮鐵路運輸半徑大、運輸網(wǎng)絡(luò)較完善的優(yōu)勢,形成鐵路運輸LNG網(wǎng)絡(luò),解決LNG外運難的瓶頸,有利于在全國范圍內(nèi)充分調(diào)配LNG,促進LNG發(fā)展,將資源優(yōu)勢轉(zhuǎn)化為經(jīng)濟優(yōu)勢。
參考文獻:
[1] GB150.1~4-2011,《壓力容器》.
[2] TSGR0005-2011,《移動式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》.
[3]《低溫液體罐式集裝箱》JB/T4784-2007.
[4]《液化天然氣技術(shù)》顧安忠等著.